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1、 第三章第三章第三章第三章 城市主次干路及支路（三）城市主次干路及支路（三）城市主次干路及支路（三）城市主次干路及支路（三）第三节纵断面设计第三节纵断面设计第三节纵断面设计第三节纵断面设计 一一一一 简述简述简述简述 二二二二 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计 三三三三 竖曲线竖曲线竖曲线竖曲线 四四四四 合成坡度合成坡度合成坡度合成坡度 五五五五 视觉分析及平纵线型组合设计视觉分析及平纵线型组合设计视觉分析及平纵线型组合设计视觉分析及平纵线型组合设计 六六六六 纵断面设计图纵断面设计图纵断面设计图纵断面设计图基本概念基本概念 1）纵断面）纵断面(vertical)-用
2、一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面。2）路线纵断面图路线纵断面图(vertical profile map)-反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断路线纵断面图面图一一 简述简述3 3）地地面面线线：中中线线上上各各桩桩点点的的地地面面高高程程点点汇汇的的不不规规则则 折线折线。4 4）设设计计线线：经经过过技技术术经经济济美美学学多多方方面面比比较较后后确确定定的的具有规则形状的几何曲线具有规则形状的几何曲线。5 5）竖曲线：直线的坡度转折处平顺过渡。）竖曲线：直线的坡度转折处平顺过渡。凸形竖曲线；凹形竖曲线凸形竖曲线；凹形竖曲线 曲线半径；曲线长曲线半径；曲线长6 6）与公
3、路设计的不同点：）与公路设计的不同点：a a 与城市竖向规划密切相关；与城市竖向规划密切相关；b b 需考虑非机动车的行驶能力。需考虑非机动车的行驶能力。n纵坡度表示方法：纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）n道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难。路线前进水平距离路线前进水平距离520520米，克服高差米，克服高差1313米，米，则纵坡为则纵坡为？%2.5%二二 纵坡及坡长设计设计纵坡及坡长设计设计 1.1.纵坡度（纵坡度（longitudinal gradientlongitudinal gradient）2.2.纵断面设计一般要求：纵断面设计一般要求：n1 1）满足城市道路设计规范要求；）
4、满足城市道路设计规范要求；n2 2）具有一定的平顺性；）具有一定的平顺性；n3 3）综合考虑地形、地下管线、地质、水文、气候等因）综合考虑地形、地下管线、地质、水文、气候等因素，处理其高程关系，保证路基稳定性和强度；素，处理其高程关系，保证路基稳定性和强度；n4 4）尽量做到填挖平衡，节约用地，降低造价；）尽量做到填挖平衡，节约用地，降低造价；n5 5）连接路段纵坡应放缓；）连接路段纵坡应放缓；n6 6）结合实际，充分考虑管线综合及沿街建筑标高。）结合实际，充分考虑管线综合及沿街建筑标高。最大纵坡（最大纵坡（maximum longitudinal gradient）1）概念道路纵坡设计的极限
5、值，重要指标。其大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性。2）制定依据：n汽车的动力特性；n道路等级（V）；n自然条件（地形、气候）；n车辆行驶安全；n工程、运营经济等因素。城市道路机动车道最大纵坡取值见表3-12-最最小小纵纵坡坡（minimum longitudinal gradient）长路堑地段以及其它横向排水不畅的路段，为了保证排水，均应设置不小于0.3的纵坡。（否则，采取措施。边沟应作纵向排水设计，设置锯齿形街沟或采取其它排水措施来处理）城市道路设计规范规定城市道路最小纵坡为0.5%，困难地方为0.3%。机动车道最大纵坡详见表，非机动车最大纵坡城市道路
6、设计规范规定为3.5%。返回上一页下一页退出设计速度(km/h)806050403020最大纵坡(%)677899理想的最大纵坡是指设计车型即载重汽车在油门全开的情况下，持续以V等速行驶所能克服的坡度。V的规定为：低速路为计算行车速度，高速路为设计车型的最高速度。在这种纵坡的道路上，机动车(快慢、轻重)的干扰最小。平均纵坡（平均纵坡（average gradient）1）平平均均纵纵坡坡-指一定路线长度范围内，路线两端点的高差与路线长度的比值。二、三、四级公路越岭线的平均纵坡：2）相关规定 相对高差200500m 不应大于不应大于 5.5 相对高差500m 不应大于不应大于 5 注意注意：任何
7、相连3km路段的平均纵不应大于不应大于5.5。坡长限制（坡长限制（grade length limitationgrade length limitation）坡长坡长指变坡点与变坡点之间的水平长度。（1）最大坡长限制最大坡长限制 1)限制理由限制理由：2)标准规定标准规定 表44和表45。计算法 调查法（2）缓缓和和坡坡段段当连续陡坡长度大于最大坡长限制的规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于3的坡段，称为-缓缓和和坡坡段段。位位位位置置置置、大小、长度大小、长度大小、长度大小、长度。坡长坡长设 计 速 度(km/h)80605040纵坡坡度（%）56005.5500640
8、04003506.53503003007 3002502508200不不 同同 纵纵 坡坡 最最 大大 坡坡 长长(m)最小坡长限制最小坡长限制1）理由：）理由：过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性；过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的要求。2）标准规定）标准规定:以计算行车速度行驶s的行程作为规定值。坡长限制（坡长限制（grade length limitationgrade length limitation）n标准规定值见表。设 计 速 度(km/h)1201008060403020最 小 坡 长(m)一般值40035025020016013080最小值3002
9、5020015012010060（4）组合坡长）组合坡长 当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定。如三级公路 8%-300m 6%-700m 8%（120）+6%（？m）？=（1-120/300）*700=420 三三.合成坡度（合成坡度（resultant gradientresultant gradient）（1）合成坡度合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵坡且横向又有超高时，则最大坡度在纵坡和超高横坡所合成的方向上，这时的最大坡度称为合成坡度合成坡度。（2）对合成坡度的限制 为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.5。（1）基本概念n纵断面
10、上两相邻不同坡度线的交点称为变变坡坡点点（grade change point）。SJDSJDn为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线竖曲线（vertical curve）。n坡度角=i2-i1 n为“+”，凹形竖曲线（concave vertical curve）n为“-”，凸形竖曲线（convex vertical curve）四四 竖曲线设计竖曲线设计1.1.竖曲线的计算竖曲线的计算 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准（1）竖曲线最小半径竖曲线最小半径 1）凹型竖曲线极限最小半径 2）凸型竖曲线极限最小半径 3）竖曲线一般最小半径（2）竖曲线最小长度竖
11、曲线最小长度 以汽车在竖曲线上行程以汽车在竖曲线上行程3s控制曲线长度控制曲线长度2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 2.2.竖曲线设计标准竖曲线设计标准 3.3.竖曲线设计竖曲线设计（1）竖曲线设计的一般要求）竖曲线设计的一般要求1）宜选用较大的竖曲线半径。视觉良好，可参照表413。2）同向竖曲线应避免“断背曲线”。3）反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径相连接。4）竖曲线设置应满足排水需要。3.3.竖曲线设计竖曲线设计（2）半径的选择半径的选择1)应符合标准规定。2)在不过分增加土石方工程量的情况下，为使行车舒适
12、，宜采用较大的竖曲线半径。3)按外距控制选择半径：(4-18)竖曲线设计竖曲线设计 3.3.竖曲线设计竖曲线设计4)按切线长度选择半径。(4-19)5)选择竖曲线半径不宜过大，否则将使竖曲线过长而不利于施工和排水。6)夜间行车交通量较大的路段，选择半径时应适当加大。五五 视觉分析及视觉分析及 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计五五 视觉分析及视觉分析及 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计n（一）视觉分析n定义：从驾驶人员的视觉及心理反应出发，对道路的空间线形及其与周围自然环境和沿线建筑物的协调进行研究分析，以保持视觉连续性和舒畅性，使行车具有足够的心理舒适感和安全感的综合设计。n意
13、义：将道路的线形、周边环境质量与驾驶员的动态视觉n及其心理反应联系起来，体现以人为本的设计思想。2 视觉的车速动态规律n1）注意力和心理紧张程度随车速增加而增加；n2）注意力随车速增加而向远处移动；n3）随车速增加，前景细节变得模糊直至消失；n4）周界感随车速增加而减少；n5）中速下需要1/16秒才能集中到目标。n车速动态规律总结：n对较快车速的道路，主要集中点是较远路幅的线形与环境状况，设计的目的在于避免由于判断失误而导致的失误。3视觉评价方法n一般通过道路透视图分析判断：n1）线形是否顺适；n2）有否产生判断错误或茫然的地方；n3）路旁障碍物是否有碍视线；n4）与临街建筑物的协调情况。五五
14、 视觉分析及视觉分析及 平、纵面线形组合设计平、纵面线形组合设计（二）二）.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 1.1.组合设计（组合设计（design of fit togetherdesign of fit together）的原则）的原则 1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。2)平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。3)合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。4)注意与道路周围环境的配合。2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点（1）平曲线与竖曲
15、线的组合平曲线与竖曲线的组合1)平曲线与竖曲线应相互重合，且“平包竖”。2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡 R平：R竖=1：1020 3)暗、明弯与凸、凹竖曲线4)平、竖曲线应避免的组合 （2）平、竖曲线应避免的组合：）平、竖曲线应避免的组合：1）设计车速）设计车速40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。2）凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反）凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。向平曲线的拐点重合。3）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。）小半径竖曲线不宜
16、与缓和曲线相互重叠。4）平面转角小于）平面转角小于7的平曲线不宜与坡度角较大的凹形的平曲线不宜与坡度角较大的凹形竖曲线组合在一起。竖曲线组合在一起。5）在完全通视的条件下，应极力避免长上（下）坡路）在完全通视的条件下，应极力避免长上（下）坡路段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形。段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形。2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点（3）直线与纵断面的组合）直线与纵断面的组合 直线上一次变坡是较好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之。2.2.线形（线形（alignmentalignmen
17、t）组合设计要点）组合设计要点 应避免：应避免：1)长直线配长坡。2)直线上短距离内多次变坡。3)直线段内不能插入短的竖曲线。4)在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。5)直线上的纵断面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形。2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 n 平、纵线形合理的组合设计，应使线形保持视觉上的连续性，能自然地诱n导驾驶员的视线，应避免任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形。n 路线的组合设计要求平曲线与竖曲线最好相互对应，并且平曲线应稍长于竖n曲线。如图2.3a所示，平曲线与竖曲线一一相对应，
18、透视图将如图2.4a所示，n其立体线形连续而顺畅美观，汽车在到达竖曲线顶点之前就可以清楚地看到前方线形的弯曲，起到了对驾驶员视线的诱导作用。如果把平曲线和竖曲线错开设计，如图2.3b，其透视图为图2.4b，汽车在上坡道行驶时不能预见到前面的平面线形，极易造成驾驶的失误，在凹形竖曲线的底部，还会看到前方扭曲的不良线形n 处理弯道错觉的措施n速度错觉的治理n 当路线不可避免地采用长直线时，必须考虑消除单调性。如果直线路段可以很好地看到远处的地物目标(高地、建筑、树丛)时，就能获得好的效果。这些目标物会使驾驶员加强注意力，消除长直线段给人的单调印象。如果没有可利用的目标，可以采用强调栽植。在路侧某些
19、地段人为地种植高树，或者每隔5-8Km，通过改变路侧绿化带栽植的方式，创造不一样的视觉环境。同时，在一定的距离内设置一定的诱导设施，让驾驶员能够掌握自己目前所驾驶的速度。长坡配长直线长坡配长直线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 波浪形波浪形2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 长长直直线线内内多多次次变变坡坡2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 锯锯齿齿形形路路段段2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点
20、 暗暗凹凹路路段段2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 蛇蛇形形路路线线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点（3）平、纵线形组合与景观的协调配合）平、纵线形组合与景观的协调配合1)应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段。2)在选定路线时，应充分地利用自然风景，尽量作到路线与大自然融为一体，不产生生硬感和隔断大自然。特别是在长直线路段上，应使驾驶者能看到前方显著的景物。3)对道路本身不能仅把它当作技术对象，还应把它作为景观来看待，修建时要少破坏沿线自然景观，尽量避免
21、高填深挖。2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 4)横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补填挖对自然景观的破坏。5)应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，应将绿化作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一种措施而进行专门设计。6)应根据技术和景观要求合理选定构造物的造型、色彩，使道路构造物成为对自然景观的补充。2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 景景观观路路线线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 景观景观路线路线2.2.线形（线形（a
22、lignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 景景观观路路线线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 景景观观路路线线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 景景观观路路线线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 景观景观路线路线2.2.线形（线形（alignmentalignment）组合设计要点）组合设计要点 六六 纵断面设计方法与纵断面设计图纵断面设计方法与纵断面设计图 纵断面设计内容和基本要求纵断面设计内容和基本要求n内容：根据道路
23、类（级），沿线自然条件构造（建筑）物控制标高，确定路线合适的标高，各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。n基本要求：纵坡均匀平顺，起伏平缓，坡长和竖曲线长短适当，平纵组合设计协调，土石方挖填平衡。六六 纵断面设计方法与纵断面设计图纵断面设计方法与纵断面设计图 1.1.纵断面设计要求纵断面设计要求n除满足一般道路的基本要求外：n1）参照城市规划控制标高，并适应临街建筑立面布置，以及沿路地面水的排除；n2）起伏不宜频繁;n3)山城道路及新辟道路应综合考虑土石方平衡和汽车运营经济效等；n4）机动、非机动车混行道路，宜优先考虑非机动车的爬坡能力；n5）对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水综合考虑
24、：n a 地质不良地段，应提高标高保证路基稳定；n b 旧路改造不得影响沿路范围排水；n c 沿河道路应根据路线位置确定路基标高；n d 妥善处理地下管线的覆土要求；n e 纵坡应大于等于0.5%，困难时可大于等于0.3%;n f 应与相交道路、街坊、广场、河沿街建筑物的出入口平顺衔接。n6）山城道路应控制平均纵坡度。六六 纵断面设计方法与纵断面设计图纵断面设计方法与纵断面设计图 2.2.纵断面设计（纵断面设计（profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤（1）准备工作）准备工作绘出绘出 地面线 平面直线、平曲线示意图写出写出 桩号 地面标高 沿线土壤地质熟
25、悉和掌握熟悉和掌握 全线有关勘测设计资料 领会领会 设计意图和要求。（2）标注控制点标注控制点1）控制性的）控制性的“控制点控制点”控制路线必须通过它或限制从其上、下方通过。2）参参考考性性的的“控控制制点点”叫叫经经济济点点。考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点。2.2.纵断面设计（纵断面设计（profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤 控制点控制点控制性的控制性的“控制点控制点参考性的参考性的“控制点控制点（3）试坡）试坡试坡应以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”。要点为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。2.2.纵断面设计（纵断面设计（
26、profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤（4）调坡）调坡1)结合选线意图2)对照技术标准或规范 调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。2.2.纵断面设计（纵断面设计（profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤（5）核对核对 有控制意义的特殊横断面上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。2.2.纵断面设计（纵断面设计（profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤（6）定坡定坡 定定坡坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高
27、程确定下来。i SJD Hi SJD Hq坡度值取值到0.1%。q变坡点桩号调到整10米桩上。变坡点的高程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度、坡长依次推算而来。2 2 纵断面设计（纵断面设计（profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤（7）设计竖曲线）设计竖曲线 根据道路等级和情况，确定竖曲线半径，并计算竖曲线要素。（8）高程计算）高程计算 路基施工高度=设计标高地面标高 “”，填方 “”，挖方。.纵断面设计（纵断面设计（profile designprofile design）方法与步骤）方法与步骤 3.3.纵断面设计图（纵断面设计图（vertical
28、 profilevertical profile map map）（1）公路纵断面设计图）公路纵断面设计图直角坐标直角坐标 横坐标（里程及桩号）1：2000 或 1：5000 纵坐标（水准高程）1：200 或 1：500图的上半部包括：图的上半部包括：图的下部各栏应示出：图的下部各栏应示出：（2）城市道路纵断面图）城市道路纵断面图 比例尺：水平方向1:5001：1000，垂直方向1：501：100。一般包括的内容：当设计纵坡小于0.3%时，道路两侧街沟应作锯齿形街沟设计，以满足排水要求，并分别算出雨水进水口和分水点的设计标高，注在相应的图栏内。3.3.纵断面设计图（纵断面设计图（vertica
29、l profilevertical profile map map）4.6纵断面设计方法与纵断面设计图纵断面设计方法与纵断面设计图 2.2.纵断面设计图纵断面设计图（vertical profile map）七七 高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道（2）城市道路）城市道路1）快速路及行车速度为60Km/的主干道，纵坡度大于的路段。2）80 50 Km/60 40 Km/。3）由于上坡路段混入大型车辆的干扰，降低路段通行能力时。4）经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 1.1.设置爬坡车道的条件设置爬坡车道的条件 高等级道路上的爬
30、坡车道高等级道路上的爬坡车道 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计（1）横断面组成）横断面组成 爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，宽度一般为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m。（2）横坡度）横坡度1）因为爬坡车道的V比主线小，超高坡度较小，超高坡度的旋转轴为爬坡车道内侧边缘线。2）位于直线路段时，其横坡度的大小同于主线路拱坡度，均采用直线式横坡。高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计（3）平面布置与长度）平面布置与长度 总长度由起点处渐变段长度1、爬坡车道的长度L和终点处附加长度2（见表4.16）组成。高等级道路上的爬坡车道高等级道路上的爬坡车道 2.2.爬坡车道的设计爬坡车道的设计